1. KMnO4 (у калия +, у марганца +7, у кислорода -2)
Cr2O3 (у хрома +3, у кислорода -2)
H3PO4 (у водорода +1, у фосфора +5, у кислорода -2)
NO (у азота +2, у кислорода -2)
NO2 (у азота +4, у кислорода -2)
CuCl2 (у меди +2, у хлора -1)
BaH2 (у бария +2, у водорода -1)
Mg3P2 (у магния +2, у фосфора -3)
Al2S3 (у алюминия +3, у серы -2)
2. 1) N2O3 (у азота +3, у кислорода -2)
N2O5 (у азота +5, у кислорода -2)
2) K3N (у калия +1, у азота -3)
Ca3N2 (у кальция +2, у азота -3)
BN (у бора +3, у азота -3)
3) MnCl2 (у марганца +2, у хлора -1)
MnCl4 (у марганца +4, у хлора -1)
PCl3 (у фосфора +3, у хлора -1)
PCl5 (у фосфора +5, у хлора -1)
ответ: последовательность заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах определяют:
1. принцип наименьшей энергии;
2. правило клечковского;
3. принцип запрета паули;
4. правило гунда.
принцип наименьшей энергии: максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.
вмногоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.
порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.
соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s≈3d< 4p< 5s≈4d< 5p< 6s≈4f≈5d< 6p< 7s≈5f≈6d.
исключение составляют d и f – элементы с полностью и наполовину заполненными подуровнями, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например: cu, ag, cr, mo, pd, pt (это явление будет рассмотрено позднее).
принцип запрета паулигласит: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел.
согласно этому принципу, на одной орбитали, характеризуемой определенными значениями трех квантовых чисел n, l и ml, могут находиться только два электрона, отличающихся значением спинового квантового числа ms, а именно ms=+ и ms= –, т. е. спины которых противоположно направлены. это можно символически представить следующей схемой .
заполнение и не допускается.
принцип запрета паули определяет электронную емкость энергетических уровней и подуровней. на s – подуровне (одна орбиталь) может быть лишь два электрона, на p – подуровне (три орбитали) – шесть, на d подуровне (пять орбиталей) – десять, на f – подуровне (семь орбиталей) – четырнадцать электронов. вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом l равно 2(2l+1). поскольку число орбиталей данного энергетического уровня равно n2, емкость энергетического уровня составляет 2n2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.
правило гунда: устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.
другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. после того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.
